天津大學(xué)石墨烯研究取得突破

本報(bào)訊（通訊員 劉延俊 記者 陳欣然）天津大學(xué)天津納米顆粒與納米系統(tǒng)國(guó)際研究中心教授馬雷及其科研團(tuán)隊(duì)，日前在半導(dǎo)體石墨烯領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)的研究成果“碳化硅上生長(zhǎng)的超高遷移率半導(dǎo)體外延石墨烯”，成功攻克了長(zhǎng)期以來(lái)阻礙石墨烯電子學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題，打開(kāi)了石墨烯帶隙，實(shí)現(xiàn)了從“0”到“1”的突破，這一突破被認(rèn)為是開(kāi)啟石墨烯芯片制造領(lǐng)域大門(mén)的重要里程碑。該項(xiàng)成果已于近日在《自然》雜志網(wǎng)站上在線發(fā)布。

石墨烯，作為首個(gè)被發(fā)現(xiàn)可在室溫下穩(wěn)定存在的二維材料，其獨(dú)特的狄拉克錐能帶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了零帶隙的特性。零帶隙特性正是困擾石墨烯研究者數(shù)十年的難題。如何打開(kāi)帶隙，成為開(kāi)啟“石墨烯電子學(xué)”大門(mén)的“關(guān)鍵鑰匙”。

天津大學(xué)天津納米顆粒與納米系統(tǒng)國(guó)際研究中心教授馬雷及其科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)外延石墨烯生長(zhǎng)過(guò)程的精確調(diào)控，成功地在石墨烯中引入了帶隙，創(chuàng)造了一種新型穩(wěn)定的半導(dǎo)體石墨烯。這項(xiàng)前沿科技通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、時(shí)間及氣體流量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保了碳原子在碳化硅襯底上能形成高度有序的結(jié)構(gòu)。這種半導(dǎo)體石墨烯的電子遷移率遠(yuǎn)超硅材料，表現(xiàn)出了十倍于硅的性能，并且擁有硅材料所不具備的獨(dú)特性質(zhì)。

在本次天津大學(xué)天津納米顆粒與納米系統(tǒng)國(guó)際研究中心的突破性研究中，具有帶隙的半導(dǎo)體石墨烯為高性能電子器件帶來(lái)了全新的材料選擇。這種半導(dǎo)體的發(fā)展不僅為超越傳統(tǒng)硅基技術(shù)的高性能電子器件開(kāi)辟了新道路，還為整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)注入了新動(dòng)力。隨著摩爾定律所預(yù)測(cè)的極限日益臨近，半導(dǎo)體石墨烯的出現(xiàn)恰逢其時(shí)，預(yù)示著電子學(xué)領(lǐng)域即將迎來(lái)一場(chǎng)根本性的變革，其突破性的屬性滿足了對(duì)更高計(jì)算速度和微型化集成電子器件不斷增長(zhǎng)的需求。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年01月27日第1版